解讀基于凌鷗創(chuàng)芯MCU的割草機(jī)器人刀盤控制方案
電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道 在割草機(jī)器人中，MCU（微控制器）作為核心控制單元，承擔(dān)著多維度的關(guān)鍵任務(wù)。例如，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制方面，MCU 通過 PWM 信號(hào)精準(zhǔn)調(diào)控行走電機(jī)和割草電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及啟停；借助參數(shù)自整定和自動(dòng)弱磁技術(shù)，MCU 能根據(jù)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)性能，確保機(jī)器人在復(fù)雜地形（如爬坡、碎石路面）下穩(wěn)定運(yùn)行。
本文將詳細(xì)介紹基于凌鷗創(chuàng)芯 LKS32MC07x 系列 MCU 的割草機(jī)器人刀盤控制方案。LKS32MC07x 系列 MCU 是一款采用 32 位內(nèi)核、面向電機(jī)控制應(yīng)用的專用處理器，集成了常用電機(jī)控制系統(tǒng)所需的全部模塊。
該系列 MCU 的主要特性與性能如下：?
LKS32MC07x 系列 MCU 是凌鷗創(chuàng)芯針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)推出的高性能電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系列芯片，定位為 LKS08 系列的升級(jí)產(chǎn)品，其 flash/RAM 容量更大。該系列芯片集成儀表級(jí)全差分可編程增益放大器與差分 ADC，無需電壓偏置即可處理正負(fù)信號(hào)；集成同步雙采樣 3Msps 12BIT 高速 ADC 及全溫度范圍千分之五電壓基準(zhǔn)源；內(nèi)置 96MHz 32BIT MCU+DSP，自主指令集 DSP 可作為異構(gòu)獨(dú)立核心運(yùn)行程序，三角函數(shù)運(yùn)算、開方運(yùn)算能在 100ns 內(nèi)完成；工作溫度范圍為 - 40~105℃，內(nèi)部 RC 全溫度范圍時(shí)鐘偏差在 ±1% 以內(nèi)。芯片引腳通過 6KV 人體模型引腳接觸放電測(cè)試及 15KV 非觸式空氣靜電放電測(cè)試。此外，該系列芯片集成度高，可節(jié)約 BOM 成本，且具備豐富的模擬運(yùn)放和比較器資源，能滿足單電阻 / 雙電阻 / 三電阻電流采樣拓?fù)浼軜?gòu)的不同需求；內(nèi)部集成高壓鉗位網(wǎng)絡(luò)，允許高壓共模信號(hào)直接輸入，可輕松實(shí)現(xiàn) MOSFET 內(nèi)阻直接電流采樣，節(jié)省了昂貴的電流采樣電阻并降低了系統(tǒng)功耗。
凌鷗創(chuàng)芯針對(duì)電動(dòng)工具應(yīng)用（如割草機(jī)、吹草機(jī)行業(yè)），基于高集成度、性能優(yōu)異且可靠性高的 LKS32MC07 系列 MCU，配合性能穩(wěn)定的電機(jī)控制算法，支持電動(dòng)工具的 FOC 控制策略，提供全面且高性能的割草機(jī)及吹草機(jī)解決方案。
其中，割草機(jī)器人刀盤控制方案基于 LKS32MC071CBT8 開發(fā)板，主控芯片為 LKS32MC071CBT8，采用 LKS560 驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)三相 MOSFET。開發(fā)板可通過跳帽選擇單電阻采樣、雙電阻采樣、三電阻采樣或 MOS 內(nèi)阻采樣。電源轉(zhuǎn)換電路部分采用 LKS620 實(shí)現(xiàn) 22V~80V 至 15V 的電壓轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸入電壓低于 22V 時(shí)，可通過跳帽選擇將 BUS 電壓接到后級(jí) 78L05 穩(wěn)壓管。該開發(fā)板支持電位器模擬輸入、按鍵輸入及串口通信。
該方案具有諸多優(yōu)秀特性，采用了基于磁飽和效應(yīng)法的靜態(tài)初始位置檢測(cè)技術(shù)。通過用手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子并持續(xù)注入高頻脈沖信號(hào)，檢測(cè)不同轉(zhuǎn)子位置的角度值。實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)初始位置檢測(cè)準(zhǔn)確，可確保啟動(dòng)不反轉(zhuǎn)，且成功率高。
同時(shí)，該方案使用增強(qiáng)型觀測(cè)器，其收斂速度快，對(duì)電機(jī)參數(shù)敏感度低，且支持高速運(yùn)行（推薦 0.1fpwm），動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。在堵轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入強(qiáng)拖狀態(tài)，負(fù)載消失后立即閉環(huán)，觀測(cè)器可穩(wěn)定工作。若存在大負(fù)載啟動(dòng)、低速帶載的場(chǎng)景需求，可選用高頻注入算法，但該算法對(duì)電機(jī)的凸極性較為依賴。
本文將詳細(xì)介紹基于凌鷗創(chuàng)芯 LKS32MC07x 系列 MCU 的割草機(jī)器人刀盤控制方案。LKS32MC07x 系列 MCU 是一款采用 32 位內(nèi)核、面向電機(jī)控制應(yīng)用的專用處理器，集成了常用電機(jī)控制系統(tǒng)所需的全部模塊。
該系列 MCU 的主要特性與性能如下：?
LKS32MC07x 系列 MCU 是凌鷗創(chuàng)芯針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)推出的高性能電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系列芯片，定位為 LKS08 系列的升級(jí)產(chǎn)品，其 flash/RAM 容量更大。該系列芯片集成儀表級(jí)全差分可編程增益放大器與差分 ADC，無需電壓偏置即可處理正負(fù)信號(hào)；集成同步雙采樣 3Msps 12BIT 高速 ADC 及全溫度范圍千分之五電壓基準(zhǔn)源；內(nèi)置 96MHz 32BIT MCU+DSP，自主指令集 DSP 可作為異構(gòu)獨(dú)立核心運(yùn)行程序，三角函數(shù)運(yùn)算、開方運(yùn)算能在 100ns 內(nèi)完成；工作溫度范圍為 - 40~105℃，內(nèi)部 RC 全溫度范圍時(shí)鐘偏差在 ±1% 以內(nèi)。芯片引腳通過 6KV 人體模型引腳接觸放電測(cè)試及 15KV 非觸式空氣靜電放電測(cè)試。此外，該系列芯片集成度高，可節(jié)約 BOM 成本，且具備豐富的模擬運(yùn)放和比較器資源，能滿足單電阻 / 雙電阻 / 三電阻電流采樣拓?fù)浼軜?gòu)的不同需求；內(nèi)部集成高壓鉗位網(wǎng)絡(luò)，允許高壓共模信號(hào)直接輸入，可輕松實(shí)現(xiàn) MOSFET 內(nèi)阻直接電流采樣，節(jié)省了昂貴的電流采樣電阻并降低了系統(tǒng)功耗。
凌鷗創(chuàng)芯針對(duì)電動(dòng)工具應(yīng)用（如割草機(jī)、吹草機(jī)行業(yè)），基于高集成度、性能優(yōu)異且可靠性高的 LKS32MC07 系列 MCU，配合性能穩(wěn)定的電機(jī)控制算法，支持電動(dòng)工具的 FOC 控制策略，提供全面且高性能的割草機(jī)及吹草機(jī)解決方案。
其中，割草機(jī)器人刀盤控制方案基于 LKS32MC071CBT8 開發(fā)板，主控芯片為 LKS32MC071CBT8，采用 LKS560 驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)三相 MOSFET。開發(fā)板可通過跳帽選擇單電阻采樣、雙電阻采樣、三電阻采樣或 MOS 內(nèi)阻采樣。電源轉(zhuǎn)換電路部分采用 LKS620 實(shí)現(xiàn) 22V~80V 至 15V 的電壓轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸入電壓低于 22V 時(shí)，可通過跳帽選擇將 BUS 電壓接到后級(jí) 78L05 穩(wěn)壓管。該開發(fā)板支持電位器模擬輸入、按鍵輸入及串口通信。
該方案具有諸多優(yōu)秀特性，采用了基于磁飽和效應(yīng)法的靜態(tài)初始位置檢測(cè)技術(shù)。通過用手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子并持續(xù)注入高頻脈沖信號(hào)，檢測(cè)不同轉(zhuǎn)子位置的角度值。實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)初始位置檢測(cè)準(zhǔn)確，可確保啟動(dòng)不反轉(zhuǎn)，且成功率高。
同時(shí)，該方案使用增強(qiáng)型觀測(cè)器，其收斂速度快，對(duì)電機(jī)參數(shù)敏感度低，且支持高速運(yùn)行（推薦 0.1fpwm），動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。在堵轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入強(qiáng)拖狀態(tài)，負(fù)載消失后立即閉環(huán)，觀測(cè)器可穩(wěn)定工作。若存在大負(fù)載啟動(dòng)、低速帶載的場(chǎng)景需求，可選用高頻注入算法，但該算法對(duì)電機(jī)的凸極性較為依賴。
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發(fā)表于 02-13 14:23
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